JPH07161599A - 荷電粒子線転写装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 荷電粒子線の回転に起因する試料上でのパタ
ーン転写位置のずれを補正できる荷電粒子線転写装置を
提供する。 【構成】 マスク７に荷電粒子線ＥＢを照射してマスク
７に形成されたパターンを試料１１の被転写面１２の互
いに異なる領域１２ａに繰り返し転写する荷電粒子線転
写装置において、試料１１の被転写面１２のうちパター
ンの転写対象として選択された領域１２ａの光軸方向の
基準位置と現在位置とのずれ量を検出する検出器１５，
１６と、検出されたずれ量に基づいて、選択された領域
１２ａ内でのパターンの正規の転写位置と実際の転写位
置との誤差を補正する補正器１３，１４，１６とを設け
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、マスクに荷電粒子線を
照射して該マスクに形成されたパターンを試料の被転写
面の互いに異なる領域に繰り返し転写する荷電粒子線転
写装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】荷電粒子線を用いてマスクの一定範囲の
パターンを一括して試料に転写する装置では、荷電粒子
線光学鏡筒の結像条件から焦点深度が可視光や紫外光の
光学系に比べて非常に大きくて±１０μｍ以上あるた
め、試料の被転写面が焦点深度に入っていれば、それ以
上に試料の光軸方向の位置に注意が払われることはなか
った。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、試料に入射す
る荷電粒子線は、光軸からの放射方向（Ｒ方向）には光
軸方向と平行であるものの、方位角方向（φ方向）につ
いては光軸方向から一定角度傾く。したがって、試料が
光軸方向に上下すると方位角方向への傾きに応じて試料
に転写されるパターンが光軸の回りに回転し、例えパタ
ーン像が被転写面上に結像していても、転写位置がずれ
て正確な転写ができないことが判明した。

【０００４】本発明の目的は、荷電粒子線の回転に起因
する試料上でのパターン転写位置の誤差を補正して高精
度の転写を実現できる荷電粒子線転写装置を提供するこ
とにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】一実施例を示す図１およ
び図２に対応付けて説明すると、本発明は、マスク７に
荷電粒子線ＥＢを照射してマスク７に形成されたパター
ンを試料１１の被転写面１２の互いに異なる領域１２ａ
に繰り返し転写する荷電粒子線転写装置に適用される。
そして、試料１１の被転写面１２のうちパターンの転写
対象として選択された領域１２ａの光軸方向の基準位置
と現在位置とのずれ量を検出する検出手段１５，１６
と、検出されたずれ量に基づいて、選択された領域１２
ａでのパターンの正規の転写位置と実際の転写位置との
誤差を補正する補正手段１３，１４，１６とを備えるこ
とにより、上述した目的を達成する。

【０００６】補正手段は、例えば試料１１の被転写面１
２の光軸方向の位置を調節して転写位置の誤差を補正す
るように構成する。この場合には転写位置の誤差が解消
するように選択された領域１２ａの光軸方向の位置を調
節することもできる。他の補正手段では、選択された領
域１２ａへの荷電粒子線ＥＢの入射位置を被転写面１２
と平行な一方向へ移動させて転写位置の誤差を補正す
る。この入射位置の移動は例えば荷電粒子線ＥＢの光軸
Ａと直交する方向への偏向量の調節により行なう。さら
に他の補正手段では、選択された領域１２ａの光軸方向
の基準位置と現在位置とのずれ量が所定の許容範囲に収
まるように試料１１の被転写面１２の光軸方向の位置を
調節するとともに、位置の調節後も残留する光軸方向の
基準位置と現在位置とのずれ量に基づいて、選択された
領域１２ａへの荷電粒子線ＥＢの入射位置を被転写面１
２と平行な一方向へ移動させて転写位置の誤差を補正す
る。

【０００７】

【作用】試料１１の被転写面１２のうちパターンの転写
対象として選択された領域１２ａへ転写を行なうに先立
って当該領域１２ａの光軸方向の基準位置と現在位置と
のずれ量を検出手段１５，１６で検出する。実際の転写
時には検出されたずれ量に基づいて選択された領域１２
ａ内でのパターンの転写位置の誤差を補正する。

【０００８】なお、本発明の構成を説明する上記課題を
解決するための手段と作用の項では、本発明を分かり易
くするために実施例の図を用いたが、これにより本発明
が実施例に限定されるものではない。

【０００９】

【実施例】以下、図１〜図４を参照して本発明の一実施
例を説明する。図１は本実施例で使用する電子線転写装
置の概略を示すものである。この装置では、電子銃１か
ら放出された電子線ＥＢがコンデンサレンズ２，３で集
束されて成形アパーチャー４により断面矩形状のビーム
に整形される。整形後の電子線ＥＢはコンデンサレンズ
５により電子銃１の光軸Ａと平行なビームに調整されて
２段の偏向器６で所定の偏向方向（図のｘ方向、以下ｘ
方向と呼ぶ。）へ偏向され、マスク７の所定領域に入射
する。アパーチャー４とマスク７とは共役関係になって
いる。マスク７を透過した電子線ＥＢはレンズ系８，９
によりウエハステージ１０上に取り付けられたウエハ１
１の感光面１２の特定領域に導かれる。これにより感光
面１２上の特定領域にマスク７の電子線照射領域に形成
されたパターンが適当な縮小比（例えば１／４）で転写
される。レンズ系９のコア９ａ内には電子線ＥＢを光軸
Ａと直交する方向へ偏向して感光面１２へのパターン転
写位置を調節する２段の偏向コイル１３が配置されてい
る。

【００１０】ウエハステージ１０は、ウエハ１１を上述
したｘ方向と、このｘ方向および光軸Ａの双方に直交す
る方向（図のｙ方向、以下ｙ方向と呼ぶ。）とに移動さ
せる公知のものであるが、特に本実施例ではステージ中
に介装した圧電素子１４の光軸Ａ方向への伸縮によりウ
エハ１１の光軸方向の位置を調節可能とされている。な
お、以下では光軸Ａの方向をｚ方向と呼ぶ。

【００１１】レンズ系９とウエハステージ１０との間に
はウエハ１１からの反射電子を検出する検出器１５が配
置されている。検出器１５の検出信号は制御装置１６に
入力される。制御装置１６は、所定の手順にしたがって
マスク７のパターンがウエハ１１に転写されるように、
入力装置１７から入力されるオペレータの指示、マスク
７の設計データ、ウエハ１１に関するデータ等に基づい
てマスク７を支持する不図示のマスクステージおよびウ
エハステージ１０のｘ方向およびｙ方向の動作と圧電素
子１４への印加電圧を制御するとともに、偏向器６およ
び偏向コイル１３による偏向量を調節する。

【００１２】図２は上述したマスク７およびウエハ１１
の転写時の対応関係を示すものである。マスク７はウエ
ハ１１上に形成すべきチップ１個の１層分のパターンに
対応する電子線透過部が分割して形成された複数の矩形
状のパターン形成領域７ａと、電子線を実質的に通さな
い材料で形成されてパターン形成領域７ａを区分する境
界領域７ｂとを有する。なお、パターン形成領域７ａは
正方形状に限らない。パターン形成領域７ａに形成され
る具体的なパターンは図示を省略した。マスク７に入射
する電子線ＥＢは１個のパターン形成領域７ａよりも僅
かに大きい範囲を一括して照射できるように上述した図
１のアパーチャー４で整形される。ウエハ１１上の実線
で囲まれた矩形領域１２ａの１個が１チップに相当し、
これらの領域１２ａの間にはパターンが転写されない境
界領域１２ｂが設けられる。

【００１３】パターンの転写時にはマスク７およびウエ
ハ１１がｙ方向へ互いに逆向きに連続的に駆動される。
マスク７の連続移動方向を矢印Ｆｍ、ウエハ１１の連続
移動方向を矢印Ｆｗで示す。マスク７およびウエハ１１
のｙ方向への連続移動に同期して電子線ＥＢのｘ方向へ
の偏向量が偏向器６（図１参照）によりステップ的に変
更され、マスク７上でｘ方向に並ぶパターン形成領域７
ａがその一端から他端まで電子線ＥＢで順次照射され
る。これにより、図２に２点鎖線で示すようにｘ方向へ
並ぶパターン形成領域７ａに形成されたパターンがレン
ズ系８，９（図１参照）で定まる縮小率でウエハ１１の
１チップ分の領域１２ａ内にｘ方向へ互いに接するよう
に転写される。一列のパターン形成領域７ａのすべての
転写が終了する時刻になると、マスク７の連続移動によ
りｙ方向に隣接する次のパターン形成領域７ａの列が光
軸Ａ上へ繰り出され、この列に対して同様に電子線ＥＢ
が照射されて各領域７ａのパターンがウエハ１１上の転
写済みの部分とｙ方向へ連続する位置へ同様手順で転写
される。以下同様手順の繰り返しでマスク７上の全パタ
ーンがウエハ１１の１チップ分の領域１２ａに転写され
る。１チップ分の転写が終了すると、ウエハステージ１
０の駆動によりウエハ１１上の異なる領域１２ａが転写
対象として新たに選択され、同様に転写が行なわれる。

【００１４】図３に示すように、ウエハ１１の各パター
ン形成領域１２ａの近傍（境界領域１２ｂ内）には一対
のレジストレーションマーク１８が設けられる。各領域
１２ａ毎のレジストレーションマーク１８の形成位置お
よび間隔２Ｌは入力装置１７から制御装置１６に与えら
れる。制御装置１６はウエハ１１上のパターン転写対象
領域を変更する毎にレジストレーションマーク１８を利
用してウエハ１１のｘｙ方向の位置決めを行なう。ま
た、偏向コイル１３の電流を変化させることによりウエ
ハ１１のごく近傍の位置Ｃ（図１参照）を偏向支点とし
てレジストレーションマーク１８を電子線ＥＢで走査
し、そのとき検出器１５で検出される反射電子の強度に
基づいてレジストレーションマーク１８を見込む角度α
を検出し、その値αと既知の間隔２Ｌとにより偏向支点
Ｃからウエハ感光面１２までのｚ方向の距離Ｄを検出す
る。

【００１５】図４は上述した制御装置１６によるウエハ
１枚分の転写処理手順を示すものである。ウエハ１１が
ウエハステージ１０に取り込まれると図示の処理が開始
される。ステップＳ１ではウエハ１１の領域１２ａのう
ち初期位置として予め決められた領域１２ａをパターン
転写対象として光軸Ａ上に繰り出す。ステップＳ２では
パターン転写対象として選択された領域１２ａに関する
上述した距離Ｄを検出し、その値を設計上の基準値と比
較して領域１２ａのｚ方向のずれ量を検出する。ステッ
プＳ３では検出したずれ量が許容範囲か否かを判断し、
許容範囲であればステップＳ４へ進む。ステップＳ３で
許容範囲でなければステップＳ１０へ進み、ずれ量が小
さくなる方向へウエハ１１が昇降するように圧電素子１
４への印加電圧を変化させてステップＳ２へ戻る。

【００１６】ステップＳ４では圧電素子１４のその時点
での電圧に固定するとともに、その時点での距離Ｄと設
計値とのずれ量に基づいて偏向コイル１３による補正量
を演算する。次のステップＳ５ではウエハ１１の１個の
領域１２ａに対するパターン転写を行なう。この際、ス
テップＳ４で演算した補正量に基づいて偏向コイル１３
の電流を制御する。領域１２ａの１個分の転写が終了す
るとステップＳ６へ進み、ウエハ１１上の全領域１２ａ
に対する転写が終了したか否かを判断する。この判断
は、各領域１２ａを単位とする転写繰り返し回数を計数
して入力装置１７から入力されるウエハ１１のデータと
比較すればよい。ステップＳ６が否定されたときはステ
ップＳ７へ進み、未転写の領域１２ａを新たなパターン
転写領域として選択してステップＳ２へ戻る。ステップ
Ｓ６が肯定されたときは処理を終了する。

【００１７】図５はウエハ１１に転写されるパターンの
ずれと補正量との関係をウエハ１１の感光面１２と直交
する方向からみた状態で示すものであり、図６はウエハ
１１の感光面１２に入射する電子線ＥＢを図５の矢印VI
方向からみた状態を示すものである。図５において実線
で示す矩形状のパターンＰ１は、ウエハ１１の感光面１
２のｚ方向の位置が設計上の位置と一致して転写位置の
ずれが生じていないときのものである。いま、感光面１
２が設計上の基準位置ｚ１から上方へδｚずれ、レンズ
系９の磁場により光軸Ａから感光面１２と平行な方向へ
距離Ｒだけ離れたパターンＰ２上で電子線ＥＢが光軸方
向に対してθrad.傾き、これにより図５に示すようにパ
ターンＰ２がパターンＰ１に対してδθだけ光軸Ａの回
りに回転してパターンＰ１からｙ方向にδｙ、ｘ方向の
δｘずれたとする。このとき、パターンＰ１，Ｐ２の長
手方向の寸法の半分をＳとすれば、

【数１】 δｙ＝θ・δｚ ……（１）

【数２】 δｘ＝（Ｓ／Ｒ）・θ・δｚ ……（２） となる。

【００１８】θ，Ｓ，Ｒは設計データから与えられる値
であり、δｚは上述した検出器１５からの信号に基づい
て求めることができる。ウエハ１１上でのパターン位置
の許容誤差がＥであったとき、δｘ＝Ｅとして（２）式
に代入すればδｚの許容範囲が求められる。

【数３】 δｚ≦（Ｒ・δｘ）／（Ｓ・θ） ……（３） 上述した図４に示す手順では、ステップＳ３で（３）式
が満たされるか否かを判断し、これが否定さればステッ
プＳ１０でδｚが小さくなるように圧電素子１４の電圧
を変化させる。これにより、δｚが減少して（１），
（２）式から明らかなようにδｙ，δｘがともに減少す
る。（３）式が満たされたときにはステップＳ４で
（１）式によりδｙを演算し、δｙだけパターンＰ２が
平行移動（図示例ではｙ方向）するように偏向コイル１
３の電流値を設定する。例えばθ＝３.５゜＝０.０６１
rad.、Ｅ＝０.００３μｍ、Ｒ＝１０mm、Ｓ＝０.２５mm
のときには、これらを（３）式に代入してδｚ≦１.９
７μｍとなる。この範囲にδｚを補正した後、残る位置
ずれ量を（１）式で算出し、算出結果を偏向コイル１３
の偏向量に換算してパターンをｙ方向へ平行移動すれば
よい。

【００１９】本実施例では、圧電素子１４によりウエハ
１１をｚ方向に昇降させてパターン転写位置を補正する
ので、光学系を調整して転写位置を補正する場合に比べ
て応答性が良好でスループットが改善される。また、圧
電素子１４にて一定の許容範囲まで誤差を補正し、残留
分を偏向コイル１３の偏向処理で補正するので、マスク
７やウエハ１１の連続移動（図２のＦｍ，Ｆｗ方向への
移動）のためにウエハ１１のｚ方向の位置を設計上の位
置に完全に一致させるだけの時間的余裕がないときで
も、パターン転写位置の誤差を十分に補正できる。しか
も、ウエハ１１のｚ方向の誤差δｚが許容範囲内であれ
ば偏向コイル１３のみでｙ方向に近似的に補正するの
で、補正に要する時間が一層短縮される。

【００２０】以上の実施例では、δｚが許容範囲にある
ときは偏向コイル１３による電子線ＥＢの偏向のみによ
りパターン転写位置の補正を行なうが、δｚが０となる
ように補正を行なってもよい。この場合には、すべての
パターンの転写位置に誤差がない極めて正確な転写が実
現する。

【００２１】以上の実施例では検出器１５および制御装
置１６が検出手段を、偏向コイル１３、圧電素子１４お
よび制御装置１６が補正手段を、ウエハ１１が試料を、
ウエハ１１の感光面１２が試料の被転写面を、感光面１
２の矩形領域１２ａが試料の被転写面の互い異なる領域
に相当する。

【００２２】

【発明の効果】以上説明したように、本発明では、試料
の被転写面のうちパターンの転写対象として選択された
領域の光軸方向の基準位置に対するずれ量に基づいて選
択された領域内でのパターンの転写位置のずれを補正で
きるので、荷電粒子線の回転に起因するパターンの転写
位置のずれを解消した高精度の転写が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例の電子線転写装置の概略図。

【図２】図１の装置におけるマスクおよびウエハの転写
時の対応関係を示す図。

【図３】ウエハのｚ方向位置を検出するためのレジスト
レーションマークを示す図。

【図４】図１の装置におけるウエハ１枚分の転写手順を
示すフローチャート。

【図５】ウエハの感光面上でのパターンの転写位置の誤
差を示す図。

【図６】図５のVI方向からの矢視図。

【符号の説明】

７ マスク １０ ウエハステージ １１ ウエハ １２ ウエハの感光面 １３ 偏向コイル １４ 圧電素子 １５ 検出器 １６ 制御装置

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 マスクに荷電粒子線を照射して該マスク
   に形成されたパターンを試料の被転写面の互いに異なる
   領域に繰り返し転写する荷電粒子線転写装置において、 前記試料の被転写面のうち前記パターンの転写対象とし
   て選択された領域の光軸方向の基準位置と現在位置との
   ずれ量を検出する検出手段と、 前記検出手段が検出したずれ量に基づいて、前記選択さ
   れた領域での前記パターンの正規の転写位置と実際の転
   写位置との誤差を補正する補正手段と、 を備えることを特徴とする荷電粒子線転写装置。
2. 【請求項２】 請求項１記載の荷電粒子線転写装置にお
   いて、 前記補正手段は、前記試料の被転写面の光軸方向の位置
   を調節して前記転写位置の誤差を補正することを特徴と
   する荷電粒子線転写装置。
3. 【請求項３】 請求項２記載の荷電粒子線転写装置にお
   いて、 前記補正手段は、前記転写位置の誤差が解消するように
   前記試料の被転写面の光軸方向の位置を調節することを
   特徴とする荷電粒子線転写装置。
4. 【請求項４】 請求項１記載の荷電粒子線転写装置にお
   いて、 前記補正手段は、前記選択された領域への荷電粒子線の
   入射位置を前記被転写面と平行な一方向へ移動させて前
   記転写位置の誤差を補正することを特徴とする荷電粒子
   線転写装置。
5. 【請求項５】 請求項１記載の荷電粒子線転写装置にお
   いて、 前記補正手段は、前記転写位置の誤差が所定の許容範囲
   に収まるように前記試料の被転写面の光軸方向の位置を
   調節するとともに、前記光軸方向の位置の調節後も残留
   する前記光軸方向の基準位置と現在位置とのずれ量に基
   づいて前記選択された領域への荷電粒子線の入射位置を
   前記被転写面と平行な一方向へ移動させて前記転写位置
   の誤差を補正することを特徴とする荷電粒子線転写装
   置。
6. 【請求項６】 請求項４または５記載の荷電粒子線転写
   装置において、 前記補正手段は、前記荷電粒子線の光軸と直交する方向
   への偏向量を調節して、前記選択された領域への荷電粒
   子線の入射位置を前記被転写面と平行な一方向へ移動さ
   せることを特徴とする荷電粒子線転写装置。